Hệ vi sinh vật trong sữa

Trong cơ thể động vật, sữa tươi được tuyến vú tổng hợp không chứa các vi sinh vật

Mục lục:

I Nguồn gốc vi sinh vật

1 Bầu vú động vật cho sữa -1

2 Người và thiết bị vắt sữa -2

3 Thiết bị chứa sữa -2

4 Môi trường chuồng trại nơi vắt sữa -2

II Hệ vi sinh vật trong sữa A Prokaryote -3

1 Vi khuẩn lactic -4

2 Vi khuẩn colyform -6

3 Vi khuẩn sinh acid butyric -7

4 Vi khuẩn propyonic -7

5 Vi khuẩn gây thối -8

B Eukaryote -10

1 Nấm men -11

2 Nấm sợi -12

III Chỉ tiêu vi sinh vật trong sữa tươi. -13

1 Chất chỉ thị xanh metylen -13

2 Chất chỉ thị resazurin : -13

3 Xác định tổng lượng vi sinh vật hiếu khí: -14

4 Xác định sự lên men -15

5 Xác định Staphylococcus -16

6 Xác định colifom -17

7 Xác định E.coli -18

Tai liệu tham khảo -21

I Nguồn gốc vi sinh vật

Trong cơ thể động vật, sữa tươi được tuyến vú tổng hợp không chứa các vi sinh vật Tuynhiên, khi kiểm tra sữa vừa mới vắt đựng trong các bình chứa ( phương pháp vắt sữa thủcông hoặc cơ giới hóa), ta thường phát hiện có rất nhiều nhóm vi sinh vật khác nhau.Nguồn gốc của các vi sinh vật trên xuât phát từ: Bầu vú của động vật cho sữa; người vắtsữa; thiết bị vắt sữa; thiết bị chứa; môi trường chuồng trại nơi diễn ra quá trình vắt sữa…

1 Bầu vú động vật cho sữa

Trên cơ thể động vật, đặc biệt là khu vực bầu vú và những khu vực lân cận có rất nhiềuloài vi sinh vật khac nhau.Chúng tồn tại dưới dạng tế bào sinh dưỡng hoặc bào tử Trongquá trình vắt sữa, một số vi sinh vật từ các khu vực trên “ bị rơi” vào bình chứa lam chosữa bị nhiễm vi sinh vật Như vậy , trước khi vắt sữa bò, ta cần phải vệ sinh bầu vú và cáckhu vực lân cận trên cơ thể đông vật cho sữa để hạn chế số lượng vi sinh vật nhiễm vàosữa

Một số vi sinh vật tại khu vực bầu vú có thể chui vào các tuyến trong của núm vú Tuynhiên, khi bò có tình trạng sức khỏe tôt thì số lượng vi sinh vật cư ngụ tại các tuyến trongcủa núm vú không nhiều và thông thường chúng thuộc nhóm vi sinh vật “vô hại”, khôngsinh độc tố Mỗi lần vắt sữa, người ta tháo bỏ những dòng sữa đầu tiên Khi đó, các visinh vật cư ngụ tại tuyến trong của núm vú dễ dàng bị cuốn trôi theo Như vậy, ta sẽ hạnchế được sự nhiễm vi sinh vật trong quá trình thu hoạch sữa tuoi

Trong truongf hợp động vật bị bệnh viêm vú, số lượng vi sinh vật, đặc biệt là ca svikhuẩn cư ngụ tại tuyến trong núm vú sẽ tăng rất nhiều Khi đó, sữa tươi dễ bị nhiễmnhiều vi sinh vật và có chất lượng kém Con vật cần phải được chữa trị, nếu không sẽgây ra những tổn thất kinh tế đáng kể cho việc khai thác và chế biến sữa

2 Người và thiết bị vắt sữa

Nếu trong quá trình vát sữa được thực hiên bằng phương pháp thủ công, để hạn chếnhiễm vi sinh vật vào sữa, người vắt sữa phải có sức khỏe tốt và bệnh truyền nhiễm.Ngoài ra, tình trạng vệ sinh cơ thể và các thao tác kĩ thuật của người vắt sữa cũng sẽ ảnhhưởng tới số lượng vi sinh vật có trong sữa

Nếu quá trình vắt sữa được thực hiện bằng má, cần chú ý vệ sinh cẩn thận và vô trùng hệthống dẫn sữatừ bầu vú con vật đến dụng cụ chứa đựng Đây là nguồn dễ lây nhiễm visinh vật cho sữa

3 Thiết bị chứa sữa

Các thiết bị hoặc dụng cụ chứa cân phải được vệ sinh sạch sẽ và vô trùng ( nếu có thể)trước khi đựng sữa tươi Đối với các hộ chăn nuôi bò sữa quy mô nhỏ, ý thức và phươngpháp cệ sinh dụng cụ đựng sữa chưa được quan tâm đúng mức nên đây là nguồn gâynhiễm vi sinh vật phổ biến cho sữa

4 Môi trường chuồng trại nơi vắt sữa

Vi sinh vật có mặt ở khắp nơi trong thế giới chúng ta sống Chúng tồn tại trong đất cát,trong nước, trên trong cơ thể động vật, trong không khí… Do đó, môi trường chuồng trạinơi vắt sữa bò cung là nguồn có thể lây nhiễm vi sinh vật cho sữa Điều kiện khí hậunóng ẩm của Việt Nam rất thuận lợi cho các VSV ưa ấm (mesophile) tồn tại và phát triển

Để hạn chế việc nhiễm VSV vào sữa ta cần vệ sinh và tẩy trùng chuồng trại thườngxuyên

II Hệ vi sinh vật trong sữa

Hệ VSV và số lượng của chúng trong sữa luôn thay đổi và phụ thuộc vào mức độ nhiễmVSV trong quá trình vắt sữa Các VSV có thể được chia thành hai nhóm chính:procaryote và eucaryote Dưới đây là những VSV thường thấy trong sữa bò tươi

A Procaryote

Nhóm VSV prokaryote có nhân chưa hoàn chỉnh Vùng nhân chỉ là mạch AND xoắn képnằm trong tế bào chất, lưu giữ các thông tin di truyền cho tế bào Đại diện quan trọng chonhóm prokaryote là vi khuẩn ( Bacteria).

Số lượng vi khuẩn trong sữa bò tưới sau khi vắt có thể dao động từ vài nghìn tới vài triệukhuẩn lạc (colony forming units CFU) trong 1ml sữa Sữa được đánh giá là có chat lượng

vệ sinh khá tốt khi tổng số vi khuẩn trong 1ml sữa không lớn hơn 100.000 khuẩn lạc

 Các hình thức sinh sản của vi khuẩn

Chúng sinh sản theo phương pháp vô tính(asexual reproduction) phổ biến nhất làphương pháp nhân đôi Theo phương pháp này,trong một tế bào vi khuẩn ,vùngnhân với các vật chất di truyền AND sẽ được nhân đôi Tiếp theo là sự sinh tổnghợp thêm các cơ quan con trong tế bào Sau cùng tế bào vi khuẩn sẽ dược chiathành hai tế bào mới với thành phần vật chất di truyền như nhau Thời gian choquá trình nhân đôi của một tế bào vi khuẩn thường kéo dài từ 20-30 phút và đượcgọi là thời gian thế hệ (generation time)

Giả sử tại thời điểm ban đầu, số tế bào vi khuẩn trong sữa chỉ là một tế bào /ml.với thời gian thế hệ là 30 phút ,sau 10 giờ bảo quản ở nhiệt độ tối ưu cho sự sinhtrưởng cùa VSV ,số tế bào vi khuẩn trong sữa sẽ tăng đến giá trị hơn một triệu tếbào /ml tuy nhiên ,sự gia tăng số tế bào vi khuẩn sẽ bị giới hạn bởi hàm lượng cácchất dinh dưỡng có trong sữa ngoài ra, chính sự tích lũy một số sản phẩm trao đổichất do VSV tiết vào sữa có thể ức chế sự trao đổi chất và sự sinh trưởng củachúng Trong thực tế,ta sử dụng nhiệt độ thấp để kìm hãm sự sinh sản của vikhuẩn nói riêng và hệ VSV nói chung trong quá trình bảo quản sữa

Các vi khuẩn thường gặp trong sữa là vi khuẩn lactic, Coliform, vi khuẩn sinh acidbutyric, vi khuẩn sinh aicd propyonic và các vi khuẩn gây thối

1 Vi khuẩn lactic:

Nó rất phổ biến trong tự nhiên Chúng thường được tìm thấy trên các loại rau, trái cây vàtrong hệ thong đường ruột của động vật Vi khuẩn lactic có dạng hình cầu hoặc hình gậy,đứng riêng lẻ hoặc tạo thành chuỗi, Gram (+) Nhiệt độ sinh trưởng tối ưu dao động trongkhoảng 25-47oC Để tồn tại trong môi trường sữa, vi khuẩn lactic tổng hợp năng luongjATP từ cơ chất lactose Acid lactic là một trong những sản phẩm được sinh ra từ quátrình tổng hợp năng lượng trên Dựa vào nhóm sản phẩm được tổng hợp từ quá trình traođổi năng lượng, người ta chia vi khuẩn lactic thành hai nhóm :

 Vi khuẩn lactic đồng hình: acid lactic là sản phẩm chính và hàm lượng của nó có

tỷ lệ vượt trội hơn nhiều so với các sản phẩm phụ khác

 Vi khuẩn lactic dị hình: các sản phẩm được tạo thành từ quá trình chuyển hóađường gồm : acid lactic, acid acetic, etanol và khí CO2… hàm lượng acid lactickhông cao hơn nhiều so với các sản phẩm còn lại

Trong công nghệ lên men các sản phẩm từ sữa như yoghurt, kafir, phô mai, và một

số loại bơ, người ta sư dụng vi khuẩn lactic để thực hiên một số chuyển hóa cầnthiết Giống vi khuẩn lactic trong sản xuất công nghiệp là những canh trường VSVthuần thiết được nhân lên qua nhiều cách từ một tế bào vi khuẩn ban đầu đã quatuyển chọn Còn các vi khuẩn có mặt trong sữa tươi sau khi vắt được xem lànhững VSV tạp nhiễm Chúng sẽ tạo ra những chuyển hóa ngoài ý muốn của nhàsản xuất trong qúa trình bảo quản sữa trước khi chế biến ( giảm pH, đông tụcasein, xuất hiện các hợp chất mới trong sữa như : etanol, acid acetic…làm thayđổi thành phần và giá trị cảm quan của sữa) Các vi khuẩn lactic nhiễm vào sữathuộc nhiều nhóm khác nhau như: Streptococcus, Lactoccus, Lactobacillus,Leuconostoc, Bifidobacterium… chúng gồm các nhóm vi khuẩn lên men đồnghình lẫn dị hình Khi thanh trùng ở 80oC, hầu hết các vi khuẩn lactic nhiễm trongsữa sẽ bị tiêu diệt

Hình 1 Đặc điểm hình thái tế bào chủng vi khuẩn lactic L24 chụp dưới

kính hiển vi điển tử ở độ phóng đại x 20 000 lần

2 Vi khuẩn Coliform

Nó được tìm thấy trong đường ruột hệ tiêu hóa động vật và trong phân người

ta cũng tím thấy trong đất,nước hoặc thực vật nhiễm phân có chứa coliform Coliformthuộc nhóm vi khuẩn Gram (-),kị khí tùy tiện nhiệt độ sinh trưởng tối ưu nằm trongkhoảng 30-440C

Trong sữa, vi khuẩn colifrom sẽ chuyển hóa đường lactose tạo acid lactic và cácacid hữu cơ khác ,khí CO2, H2…chúng cũng phân giải protein trong sữa tươi tạo racác sản phẩm khí làm cho sữa có mùi khó chịu.Ở nhiệt độ 75oC trong khoảng thờigian 20 giây, vi khuẩn Coliform sẽ bị tiêu diệt

The major groups of bacteria are defined by shape Coliform bacteria fall into the bacillus, or rod-shaped group.

3 Vi khuẩn acid butyric (giống Clostridium) : được tìm thấy trong đất, trên thựcvật, trong phân… Do đó, chúng dễ bị nhiễm vào sữa Là vi khuẩn Gram (+), thuộcnhóm kỵ khí bắt buộc, Clostridium có khả năng sinh bào tử Nhiệt độ sinh trưởngtối ưu ở 37oC Tế bào sinh dưỡng hình que, tuy nhiên do nội bào tử (endospore) cókích thước lơn hơn chiều ngang của tế bào sinh dưỡng nên tế bào chứa bào tửthườvng có dạng hình thoi hoặc dùi trống.

Vi khuẩn Clostridium chuyển hóa đường trong sữa thành nhiều sản phẩm khácnhau như acid butyric, butanol, ethanol, aceton, khí CO2, H2,…làm thay đổi thànhphần hóa học và giá trị cảm quan của sữa trong quá trình bảo quản

Các bào tử Clostridium khá bền với nhiệt độ Ví dụ như Clostridium sporogenes

có giá trị D115oC=3,2 phút và D121oC=1,2 phút (D là thời gian tiệt trùng cần thiết ởnhiệt độ xác định để tổng số tế bào Clostridium trong sữa giảm đi 10 lần)

Như vậy, quá trình thanh trùng sữa không thể tiêu diệt được hoàn toàn các bào tửClostridium chịu nhiệt Khi đó, ta phải dùng các giải pháp kỹ thuật như vi lọc, lytâm hoặc sử dụng chất kháng khuẩn để loại bỏ hoặc ức chế Clostridium

Clostridium

4 Vi khuẩn propionic ( giống Propionicbacterium): được tim thấy trong dạ cỏ vàđường ruột của nhóm động vật nhai lại, trong đất… Chúng có hình cầu, xếp thànhđôi hoặc chuỗi, Gram(+), thuộc nhóm kỵ khí không bắt buộc Nhiệt độ sinh trưởngtôi ưu của vi khuẩn là 30oC

Vi khuẩn propionic chuyển hóa đường thành acid propionic, acid acetic, khí

CO2… làm hư hỏng chất lượng sữa Tuy nhiên, trong công nghệ sản xuất một sốloại phô mai như Emmenthal, Gruyère…người ta sử dụng canh trườngPropionicbacterium thuần khiết để tạo ra cấu trúc lỗ hỏng ( mắt phô mai) và hương

vị đặc trưng cho sản phẩm

Hầu hết các vi khuẩn propionic bị tiêu diệt khi thanh trùng sữa ở 75oC trong thờigian 20 giây

Vi khuẩn propionic

5 Vi khuẩn gây thối

Đó là các vi khuẩn có khả năng tổng hợp protease ngoiaj bào trong môi trườngsữa Protease sẽ xúc tác quá trình thủy phân protein tạo ra các sản phẩmpolypeptyde, peptide và acid amin Một số acid amin tiếp tục phân hủy tạo NH3,

H2S… làm cho sữa có mùi khó chịu

Vài giống vi khuẩn gây thối có khả năng sinh tổng hợp lipase ngoại bào Enzymenay xúc tác quá trinh thủy phân các chất béo trong sữa và tạo nhiều sản phẩm cómùi ôi

Các giống vi khuẩn gây thối thường gặp trong sữa là: Pseudomonas,Brevibacterium, Achromobacter, alcaligenes, bacillus, Micrococcus,…Chúng códạng hình cầu hoặc hình gậy thuộc nhóm kị khí lẫn hiếu khí Trong tự nhiên, các

vi khuẩn này thường tìm thấy trong phân, trong nước hoặc thức ăn gia súc…Đángchú ý hơn cả là loài Pseudomonas fluorescens Các enzyme protease và lipaseđược sinh bởi loài này rất bền nhiệt Chúng là nguyên nhân chính gây nên quátrình phân giải protein ( proteolysis) và lipid (lipolysis), nhanh chống làm hư hỏngchất lượng sữa.

Ngoài hai quá trình thủy phân nói trên mọt số vi khuẩn còn tạo khí ( CO2, H2,…)sinh tổng hợp cá acid hữu cơ làm giảm pH sữa và gây đông tụ protein Một số vikhuẩn khác có thể sinh tổng hợp được protease có chức năng xúc tác tương tự nhưrennin làm xuất hiện sự đông tụ casein trong sữa

Bacillus

B Eucaryote

Nhóm VSV eukaryote có nhân hoàn chỉnh Nằm trong tế bào chất, nhân được baobọc bởi màng nhân, bên trong là các nhiễm sắc thể lưu giữ thông tin di truyền Haiđại diên của nhóm thường được tìm thấy trong sữa là nấm men và nấm sợi

1 Nấm men (yeasts): là những cơ thể đơn bào, thường có hình cầu ,oval hoặc cóhình trứng…Nấm men được tìm thấy trong tự nhiên: trên thực vật, trong nước, đất,

… Một số loài nấm maen thường gặp trong sữa như: Saccharomyces cerevisiae,Kluyveromyces marxianus, Debaromyces hansenii, Torulosis lactic condensi …Nhiều loài nấm men thuộc nhóm kỵ khí tùy tiện

Một số nấm men có thể sử dụng đường lactose cho quá trình trao đổi chất Chúngphát triể trong sữa và gây ra những biến đổi về thành phần hóa học trong quá trìnhbảo quản sữa

Ở một số địa phương nấm men được sử dụng trong công nghệ sản xuất các sảnphẩm lên men truyền thống từ sữa Như ở Cộng Hòa Liên Bang Nga, kefir là sảnphẩm lên từ sữa bởi hệ VSV gồm vi khuẩn lactic và nấm men Các sản phẩmchính từ quá trình lên men như: etanol, acid lactic, CO2,…tạo vị chua và nồng đặctrưng cho kefir

Sự sinh sản của nấm men:

Nấm men có thể sinh sản bằng phương pháp hữu tính (sexual reproduction) hoặc

vô tính

Trong nhóm phương pháp sinh sản vô tính,nấm men tạo ra các tế bào mới theokiểu nảy chồi hoặc phân đôi.trong phương pháp nảy chồi,đầu tiên trê tế bào nấmmen sẽ xuất hiện một chồi nhỏ Tiếp theo là quá trình nhân đôi của nhân và tổnghợp thêm các cơ quan con trong tế bào Chồi sẽ từ từ lớn lên và khi đã chứa đủ các

cơ cần thiết, chồi tách khỏi tế bào mẹ và tồn tại độc lập quá trình nảy chồi có thể

thực hiện cùng một lúc tại nhiều vị trí khác nhau trên thành tế bào mẹ khi đó, nấmmen sẽ có hình chum tế bào kết dính lại với nhau hoặc hình sợi giả( pseudomycellium ).

Trong nhóm phương pháp sinh sản hữu tính, thông thường hai tế bào nấm men sẽtiếp hợp nhau tạo điều kiện cho sự tiếp hợp giữa hai nhân Tiếp theo là sự phânchia vật chất di truyền tronh nhân và tạo thành các bào tử mỗi tế bào sẽ mangthông tin di truyền từ hai tế bào ban đầu sau cùng là quá trình giải phóng bào tử

và sự chuyển hóa chúng về lại trạng thái tế bào sinh dưỡng các tế bào sinh dưỡngnáy có thể sẽ tiếp tục sinh sản theo phương pháp sinh sản hữu tính hay vô tính

Dưới đây là một số loài nấm sợi thường nhiễm vào sữa: Penicillium camembertii,

P roquefortii, P casei, Geotrichum candidum, Rhizopus stolonifer…

Trong số các nấm sợi nói trên, vài loài thuộc nhóm Penicillium được sử dụngtrong một số loại phô mai Việc nhiễm nấm sợi vào sữa gây nhiều khó khăn trongcông nghệ chế biến sữa, đặc biệt là trong sản xuất phô mai và ảnh hưởng xấu tớichất lượng sản phẩm

Tuy nhiên, khác với nhóm vi khuẩn sinh bào tử chịu nhiệt, hầu hết các loài nấmmen và nấm sợi đều bị tiêu diệt trong quá trình thanh trùng sữa ở 75oC trong thờigian từ 10-15 giây Vấn đề quan trọng là phải tuân thủ nghiêm ngặt các quy định

về vệ sinh để tránh hiện tượng tái nhiễm VSV vào sữa sau khi đã qua thanh trùng.Hình thức sinh sản của nấm sợi :

Chúng thường sinh sản theo phương pháp vô tính bằng cách tạo ra bào tử sự pháttriển của hệ nấm sợi kéo theo việc tổng hợp các bào tử nấm sợi với số lượng lớn.các bào tử này có thể tồn tại trong các điều kiện không thuận lợi về nhiệt độ,độẩm… gặp điều kiện thích hợp chúng sẽ phát triển thành các hệ sợi nấm mới

Một số nấm sợi có thể sinh sản thao phương pháp hữu tính thông qua sự tiếp hợp

và trao đổi vật chất di truyền giữa các sợi nấm

nấm sợiNhư vây: sự sinh trưởng và sự trao đổi chất của hệ VSV có trong sữa là những quátrình sinh học quan trọng trong bảo quản sữa tươi Sự sinh trưởng của VSV sẽ làmthay đổi sâu sắc thành phần hóa học và các tính chất cảm quan của sữa ( màu sắc,mùi ,vị …) để hạn chế những biến đổi sinh học trong quá trình bảo quản sữa ta cần

sử dụng ba biện pháp kết hợp dưới đây:

 Đảm bảo các điều kiện vệ sinh trong giai đoạn vắt và vận chuyển sữa từ nơithu hoạch về nhà máy chế biến, nhằm giảm đến mức tối đa hàm lượng VSVban đầu có trong sữa